Petteri Laine TURVAKYTKIMIEN JA SÄHKÖKESKUSTEN ENNAKKOHUOLLON KEHITTÄMINEN

Transkriptio

1 Petteri Laine TURVAKYTKIMIEN JA SÄHKÖKESKUSTEN ENNAKKOHUOLLON KEHITTÄMINEN Automaatiotekniikan koulutusohjelma 2012

2 TURVAKYTKIMIEN JA SÄHKÖKESKUSTEN ENNAKKOHUOLLON KEHITTÄMINEN Laine, Petteri Satakunnan ammattikorkeakoulu Automaatiotekniikan koulutusohjelma Toukokuu 2012 Ohjaaja: Leino, Mirka Sivumäärä: 25 Liitteitä: 2 Asiasanat: kunnossapito, lämpökuvaus, analyysi, Fluke Ti32 Metsä Fibren Rauman tehtaalla on havaittu turvakytkimien äkillisiä rikkoutumisia ja siitä johtuen tuotannonmenetyksiä. Tämän opinnäytetyön aiheena oli tutkia erilaisia tapoja kehittää ja tehostaa turvakytkimien ja sähkökeskusten ennakkohuoltoa Metsä Fibren Rauman tehtaalla. Erityisesti pyrittiin selvittämään lämpökameran soveltuvuutta tehtävään. Tämän opinnäytetyön teoriaosuudessa käydään läpi kunnossapidon rakenteita ja ennakkohuollon osuutta kokonaisvaltaisessa kunnossapitotoiminnassa. Teoriaosuudessa käydään myös läpi lämpökuvauksen perusteita. Työosuudessa tutkittiin Metsä Fibren Rauman tehtaalla turvakytkimiä ja sähkökeskuksia erilaisissa käyttöympäristöissä. Turvakytkimiä kuvattiin lämpökameralla ja niistä pyrittiin löytämään poikkeamia. Tuloksena saatiin tutkimustietoa siitä, miten lämpökamerakuvaukset olisi hyvä suorittaa ja mitä asioita tulisi ottaa huomioon kuvattaessa. Työn liitteenä ovat lämpökuvausohjeet, jotka tehtiin asentajien avuksi.

3 IMPROVING PREVENTIVE MAINTENANCE OF SAFETY SWITCHES AND SWITCHBOARDS Laine, Petteri Satakunnan ammattikorkeakoulu, Satakunta University of Applied Sciences Degree Programme in Automation Engineering May 2012 Supervisor: Leino, Mirka Number of pages: 25 Appendices: 2 Keywords: maintenance, thermographic survey, thermal imaging, analysis, Fluke Ti32 Metsä Fibre s Rauma mill has been confronting sudden breakdowns of safety switches and therefore some production losses. The aim of this thesis was to explore different ways to develop and improve preventive maintenance system of safety switches and switchboards in Metsä Fibre s Rauma mill. The theoretical part of this thesis concentrates on maintenance structures and preventive maintenance of overall maintenance operations. The theoretical part contains also basics of thermal imaging. Work section investigates safety switches and switchboards in different operating environments in Metsä Fibre s Rauma mill. Safety switches and switchboards were imaged with thermal camera in order to find deviations in them. The main result of this thesis was the research knowledge of using thermal imaging in preventive maintenance. How thermal imaging should be used and what issues should be considered when imaging. Detailed thermal imaging instructions are attached in this thesis to help installers in thermal imaging.

4 SISÄLLYS 1 JOHDANTO YRITYSESITTELY KUNNOSSAPITO Kunnossapidon osa-alueet Huolto Korjaava kunnossapito Ehkäisevä kunnossapito Parantava kunnossapito Vikojen ja vikaantumisten selvittäminen Luotettavuuskeskeinen kunnossapito Lämpökamera kunnossapidon työkaluna LÄMPÖKUVAUKSEN PERUSTEITA Lämpökameran käyttö Lämpökuvan paletit Optiikka Kuvan analysointi Testauspenkki Lämpökuvien hyödyntäminen LÄMPÖKUVAUKSET METSÄ FIBREN RAUMAN TEHTAALLA Lämpökamera Fluke Ti Kuvauskohteet Tulokset YHTEENVETO LÄHTEET LIITTEET

5 5 1 JOHDANTO Metsä Fibren Rauman tehtaalla on havaittu ongelmia turvakytkimissä ja sähkökeskuksissa. Ongelmat liittyvät prosessilaitteiden äkkinäisiin toimimattomuuksiin ja rikkoutumisiin sekä erilaisten sähkölähtöjen komponenttien rikkoutumisiin. Katkokset tuotannossa laskevat tehtaan käytettävyyttä ja tuotannonmenetykset ovat asiakkaalle erittäin kalliita. Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli löytää ratkaisuja em. kohteissa esiintyviin ongelmiin. Työssä pyrittiin hyödyntämään lämpökameraa mahdollisuuksien mukaan. Työssä selvitettiin, miksi laitteet rikkoutuvat ja mitä asialle voisi tehdä jo ennen niiden rikkoutumista.

6 6 2 YRITYSESITTELY Oy Botnia Mill Service Ab on yritys, joka tuottaa kunnossapitopalveluja metsäteolli- Raumalla, suudelle. Yrityksen käynnissäpitoyksiköt sijaitsevat Kemissä, Joutsenossa, Tampereella ja Äänekoskella. Projektointi- ja suunniteluliiketoimintaa on edellisten kaupunkien lisäksi myös Kuopiossa ja Simpeleellä. Yrityksellä on myös kunnossapi- topalvelut Kemissä. Hallinto toimii Helsingissä. Yrityksen omistaa Metsä Fibre (50.1 %) ja YIT (49.9 %). Yrityksen toimitusjohtaja on Risto Leisti. Vuonna 2009 yrityksen liikevaihto oli 58,0 miljoonaa euroa. Työnte- kijöitä yrityksellä oli vuoden 2009 lopulla 398 henkilöä. Oy Botnia Mill Service Ab:n missio on tuottaa käyttövarmuutta kustannustehokkaas- ti metsäteollisuudelle. Oy Botnia Mill Service Ab:n visio on olla metsäteollisuuden prosessien johtava kunnossapitäjä, edelläkävijä, johon teollisuus ja palveluntuottajat vertaavat toimintaansa. (Ahto 2012). Alla olevassa kuvassa (kuva 1.) Oy Botnia Mill Service Ab:n toimintamalli. Kuva 1. Oy Botnia Mill Service Ab:n toimintamalli.

7 7 3 KUNNOSSAPITO "Kunnossapito on kaikkien niiden teknisten, hallinnollisten ja johtamiseen liittyvien toimenpiteiden kokonaisuus, joiden päämääränä on säilyttää kohde tilassa tai palauttaa se tilaan, jossa se pystyy suorittamaan vaaditun toiminnon sen koko elinjakson aikana" (Kunnossapidon tietopankki, 2012). Alla olevassa kuvassa (kuva 2.) on esitetty kunnossapitolajit standardin SFS-EN mukaan. Kuva 2. Kunnossapitolajit SFS-EN mukaan (Järviö 2008, 14). 3.1 Kunnossapidon osa-alueet Kunnossapito koostuu eri osa-alueista, jotka voidaan karkeasti erotella viiteen päälajiin: 1. huoltoon 2. korjaavaan kunnossapitoon 3. ennakoivaan kunnossapitoon 4. parantavaan kunnossapitoon 5. vikojen ja vikaantumisten selvittämiseen

8 Huolto Huoltamalla pidetään yllä kohteen käyttöominaisuuksia tai palautetaan heikentynyt toimintakyky ennen vian esiintymistä. Huoltamalla voidaan myös estää vaurioiden syntyminen. Jaksotettu huolto suoritetaan tietyin aikavälein. Jaksotettu huolto pitää sisällään seuraavia toimia: toimintaedellytysten vaaliminen, käytön suorittama kunnossapito (autonomous maintenance) puhdistus (cleaning) voitelu (lubrication) huoltaminen (servicing) kalibrointi (calibration) kuluvien osien vaihtaminen (replacement of wear & tear items) toimintakyvyn palauttaminen (restoration of deterioration) (Järviö 2004, 39 40) Korjaava kunnossapito Korjaava kunnossapito voidaan karkeasti määritellä siten, että laite huolletaan vaurion jo synnyttyä. Yleensä vaurioitumisen seurauksena on prosessin katkeaminen. Katkoksista seuraavat tuotannonmenetykset ovatkin tavallisesti huomattavasti suuremmat kuin itse korjauksen kustannukset. Aikaisemmin tärkeimmille laitteille rakennettiin varalaite, joka voitaisiin ottaa käyttöön pääkäytön rikkoutuessa. Varalaitteista syntyy kuitenkin kustannuksia ja usein varalaitetta on mahdotonta järjestää. (ABB:n TTT-käsikirja ) Korjaava kunnossapito voi olla häiriökorjaus (suunnittelematon) tai kunnostus (suunniteltu). Korjaavaan kunnossapitoon sisältyvät seuraavat toimet: vian määritys (fault diagnosis, trouble shooting) vian tunnistaminen (fault recognition) vian paikallistaminen (fault localization) korjaus (repair)

9 9 väliaikainen korjaus (temporary repair) toimintakunnon palauttaminen (restoration) (Järviö 2004, 38) Ehkäisevä kunnossapito Ehkäisevän kunnossapidon tarkoitus on ehkäistä tuotantolinjan suunnittelemattomia häiriöitä ja tuotantokatkoksia. Päämääränä on pienentää vikaantumisen todennäköisyyttä tai koneen / osan toimintakyvyn heikkenemistä. (Järviö 2004, 40). Ehkäisevä kunnossapito on säännöllistä (aikataulutettua ja jatkuvaa) ja usein erilaiset ennakkohuoltotehtävät on ajastettu tuotannonohjausjärjestelmiin. Ehkäisevä kunnossapito pitää sisällään muun muassa: tarkastaminen (inspection) kunnonvalvonta (condition monitoring) määräystenmukaisuuden toteaminen (compliance check) testaaminen / toimintakunnon toteaminen (visual & function test) käynninvalvonta (monitoring) vikaantumistietojen analysointi (trend analysis) (Järviö 2004, 40) Parantava kunnossapito Parantava kunnossapito tarkoittaa laitteiden suorituskykyä, käytettävyyttä, luotettavuutta ja turvallisuutta parantavaa toimintaa, jonka avulla voidaan poistaa esimerkiksi suunnitteluvirheistä johtuvat ongelmatapaukset tai vaurioiden perussyyt ja siten vähentää kunnossapidon tarvetta. (ABB:n TTT-käsikirja ) Parantava kunnossapito voidaan jakaa kolmeen pääryhmään: 1. Kohteen rakennetta muutetaan käyttämällä uudempia osia tai komponentteja kuin alkuperäiset. Esimerkkinä voidaan käyttää vanhojen tasavirtakäyttöjen uudistamista taajuusohjatuilla oikosulkumoottoreilla.

10 10 2. Kohteen uudelleensuunnittelu ja korjaus siten, että parannetaan kohteen luotettavuutta. Tarkoitus on muuttaa kohteen toiminta luotettavammaksi, eikä niinkään muuttaa suorituskykyä. 3. Kohdetta modernisoidaan ja pyritään pääsemään parempaan suorituskykyyn. Yleensä modernisaatiolla uudistetaan koneen ohella valmistusprosessi. Usein on järkevämpää modernisoida vanha kone kuin romuttaa se ja ostaa uusi tilalle, jos koneella on vielä elinaikaa jäljellä. (Järviö 2004, 40 41) Vikojen ja vikaantumisten selvittäminen Vikojen ja vikaantumisten selvittämisellä pyritään selvittämään perussyy vikaantumiselle sekä vikaantumisprosessi. Tulosten perusteella voidaan suorittaa parannuksia, joiden avulla estetään vastaavien ongelmien uusiutuminen. Tavanomaisia menetelmiä vikojen ja vikaantumisten selvittämiseksi ovat: vika-analyysit (fault analysis) vikaantumisen selvittäminen mallintaminen perus- / juurisyyn selvittäminen (RCFA, root cause failure analysis) materiaalianalyysit (analysis of material) suunnittelun analyysit (design analysis) vikaantumispotentiaalin kartoitukset / riskienhallinta (Järviö 2004, 41) 3.2 Luotettavuuskeskeinen kunnossapito Luotettavuuskeskeinen kunnossapito RCM (Reality Centered Maintenance) on kunnossapitomenetelmä, joka alun perin kehitettiin lentokoneteollisuuden tarpeisiin 1960-luvulla. Sen tavoitteena on vähentää kunnossapitokustannuksia keskittämällä kunnossapitotoimet tärkeimpiin kohteisiin ja valita jokaiselle kohteelle tehokkain kunnossapitolaji. (Sarajärvi 2010, 36).

11 11 RCM sisältää päätöslogiikkapuun, jonka avulla saadaan selville tehokkaat ja soveltuvat ehkäisevän kunnossapidon vaatimukset rakenteille ja laitteille. Päätöslogiikkapuun antamat tulokset perustuvat tunnistettuihin vikaantumismekanismeihin ja niiden aiheuttamiin seurauksiin turvallisuuteen, käyttöön ja talouteen. Lopputuloksena päätöslogiikkapuun käyttämisestä saadaan perusteet sille, onko yksittäinen kunnossapitotehtävä välttämätön tehdä. (Järviö 2000, 20). 3.3 Lämpökamera kunnossapidon työkaluna Lämpökamera on työkalu, jota hyödynnetään usein teollisuudessa ennakkohuollon yhteydessä. Lämpökuvan avulla voidaan paikantaa laitteista alkavia vikoja ja korjata ne jo ennen kuin laite rikkoutuu.

12 12 4 LÄMPÖKUVAUKSEN PERUSTEITA Lämpökamera mittaa kohteen lähettämää infrapunasäteilyä, jota ei voi ihmissilmällä havaita. Kaikki kappaleet, joiden lämpötila on yli absoluuttisen nollapisteen, lähettävät lämpösäteilyä. Lämpökameraan kulkeutuva infrapunasäteily muutetaan kamerassa säteilyn voimakkuuden perusteella lämpökuvaksi. Kuvan asetuksia voidaan muokata vielä kuvan ottamisen jälkeen tietokoneella, käyttäen analysointiohjelmistoa. (Asp R, Tuominen T, Hyppönen H.) Lämpökuvaus on yleistynyt teollisuudessa käytettävänä apuvälineenä viime vuosien aikana. Merkittävä syy kuvauksien yleistymiseen on se, että kamerat ovat nykyään pieniä, tarkkoja ja helppokäyttöisiä. Lisäksi lämpökameroiden hinta on pudonnut merkittävästi viime vuosien aikana. (Infradex Oy:n www-sivut 2012.) Teollisuusympäristössä lämpökamerakuvaus tuo merkittävän tuen ennakkohuolloille. Monesti kohteita seurataan usealla eri tavalla. Näitä tapoja ovat esimerkiksi sähkövirta, lämpötila ja valokaaripurkaukset. Lämpökuvaus menetelmänä on, erityisesti jännitteellisissä kohteissa, ainoa tapa mitata lämpötila kosketusvapaasti. Lämpökuvasta saadaan usein paikannettua rikkoontunut laite tai sen osa. Lämpökuvan lämpöjakaumaan vaikuttavat monet tekijät. Näitä ovat kohteen emissiivisyys, vallitseva ulkolämpötila, kohteen etäisyys ja suhteellinen kosteus. (Infradex Oy:n www-sivut 2012.) Sähkökomponentteja kuvattaessa kohteeseen vaikuttava kuormitus on myös merkittävä tekijä, jos halutaan paikantaa mahdollisia ongelmakohtia. Kuvattaessa sähkökomponentteja laitteen tulisi olla ollut käytössä vähintään puoli tuntia ja kuormituksen tulisi olla vähintään 40 % maksimikuormituksesta. Näiden ehtojen täytyttyä kohteesta voidaan paikantaa mahdollinen ongelma. (Suomalainen 2011, 22).

13 Lämpökameran käyttö Lämpökamera on laite, jolla pystytään kuvaamaan sellaisella aallonpituusalueella, jota ei pysty ihmissilmällä ilman apuvälineitä havaitsemaan. Lämpökameralla kuvaaminen vaatii käyttäjältä eritysosaamista, jotta siitä saataisiin täysi hyöty. Esimerkkinä voitaisiin käyttää tavallisella digikameralla kuvaamista. Digikameran perusasetuksilla otettu kuva on hyvä, mutta asetusten ollessa oikeat juuri kuvattavalle kohteelle, saadaan merkittävästi parempi kuva. Jos käyttäjä ei tunne lämpökuvauksen perusteita ja ottaa kuvan tilanteeseen sopimattomilla asetuksilla, voidaan saada väärä tulos. Lämpökameralla kuvattaessa täytyy aina olla tiedossa kuvattavan kohteen materiaali, koska eri materiaaleilla on eri emissiivisyyskerroin. Emissiivisyyskerroin tarkoittaa kohteen emittoimaa lämpösäteilyä suhteessa täydelliseen säteilijään, jonka emissiivisyys on 1. Mitä suurempi emissiivisyys, sitä vähemmän se heijastaa ympäristöstä säteilevää lämpöä ja sitä enemmän itse kohde säteilee lämpöä. (Infradex Oy:n wwwsivut 2012.) Alla havainnollistava kuva (kuva 3.) säteilyn käyttäytymismalleista. Kuva 3. Säteily voi heijastua kohteesta, läpäistä kohteen, absorboitua kohteeseen tai emittoitua kohteesta (Fluke, introduction to thermography principles 2009, 24).

14 14 Tässä on mainittu esimerkinomaisesti muutamien materiaalien emissiivisyyskertoimia: Alumiini, kiillotettu ~ 0.05 Kupari, kiillotettu ~ 0.01 Kupari, hapettunut ~ 0.88 Kumi ~ 0.93 Teräs, galvanisoitu ~ 0.28 (Fluke, introduction to thermography principles.) Lämpökuvan paletit Lämpökuvan paleteilla tarkoitetaan erilaisia väriavaruuksia, jotka voidaan valita lämpökameran asetuksista. Väriavaruuden tyyppiä voidaan muuttaa vielä analysointi-ohjelmistossa. Erilaisilla väriavaruusasetuksilla voidaan korostaa tiettyjä värejä ja tuoda täten lämpenemä paremmin esille lämpökuvasta. Käytettävän kameran väriavaruus vaihtoehtoja ovat: Amber, yhden värin paletti, vaaleampi kohta kuumempi Hot metal, punaisen ja keltaisen värin paletti, keltainen kuuma Blue red, usean värin paletti, jossa punaisella osoitetaan kuumin kohta Ironbow, rautasävyt Grayscale, harmaaväri paletti, mitä valkoisempi sen kuumempi High contrast, suuren kontrastin paletti Alapuolella olevassa kuvassa (kuva 4.) kameran eri palettivaihtoehdot.

15 15 Kuva 4. Eri palettivaihtoehdot (Fluke, introduction to thermography principles 2009, 60) Optiikka Optiikalla tarkoitetaan linssiyhdistelmiä, joilla saadaan aikaan erilaisia kuva-aloja. Alla havainnollistava kuva (kuva 5.) käytettävien linssien kuva-aloista.

16 16 Kuva 5. Eri linssien kuva-alat (Fluke, introduction to thermography principles 2009, 27). Wide fov (FOV = Field Of View = kuva-ala) linssi on laajan kuvakulman linssi, jolla saadaan lähempää laajempi kuva-ala. Useasti teollisuusympäristössä kuvattaessa tilaa on rajallisesti, ja joudutaan kuvaamaan erittäin läheltä kohdetta. Jos koko kuva-ala ei ylitä kuvattavaa kohdetta, on otettava standard fov linssillä useita kuvia tai käytettävä wide fov linssiä. Silloin, kun kuvattava kohde on kokonaan kuvassa, on helpompi analysoida erilaisia lämpöjakautumia. Narrow fov linssiä taas voidaan hyödyntää kohteissa, jotka ovat kaukana kuvauspaikasta.

17 Kuvan analysointi Lämpökuvan analysointi on tärkeä osa kokonaisvaltaista lämpökuvausta. Lämpökuvaa analysoitaessa täytyy käyttäjällä olla selvillä, mitä epäkohtia kuvasta voidaan löytää. Kunnossapidon lämpökuvauksissa tällaisia asioita voiva olla esimerkiksi: löysä liitos, ylimenovastus kasvaa ja pahimmassa tilanteessa kohteessa voi syntyä valokaari. hapettunut kosketuspinta, ylimenovastus kasvaa voitelun puute, toimilaite kuumenee voimakkaasti Kuvan analysointi tapahtuu yleensä kameravalmistajan toimittamalla analysointisovelluksella. Ohjelma sisältää kaikki tarvittavat työkalut lämpökuvan analysointiin. Sähkökomponenttien lämpökuvauksessa tärkeä tekijä on lämpötilaero. Lämpötilaeroa voidaan tarkastella esimerkiksi eri vaiheiden välillä. Kolmivaiheisissa laitteissa eri vaiheiden välillä ei tulisi olla eroa, jos kuorma on tasaista ja laitteessa ei ole mitään vikaa. Jos taas lämpeneminen on epätasaista vaiheiden välillä, se on yleensä merkki joko laitteessa esiintyvästä ongelmasta, tai sähköverkossa olevista ongelmista Testauspenkki Työn alussa valmistettiin testauspenkki, jossa pystytään tarkkailemaan erilaisten ongelmatilanteiden aiheuttamia lämpötiloja laboratorio-olosuhteissa. Laitteistoon kuului Siemensin 1,5Kw 3-vaihe moottori ja ABB:n 400/7,5Kv/16A turvakytkin. Alla olevassa kuvassa (kuva 6.) on turvakytkin, josta yhden vaihejohtimen kiinnitystä on tarkoituksella löysennetty. Lämpökuvasta (kuva 7.) käy hyvin ilmi, miten ylimenovastus kasvaa ja kohde lämpenee merkittävästi verrattuna toisiin vaihejohtimiin.

18 18 Kuva 6. Näkyvän valon kuva: turvakytkin, testauspenkki, jossa yhdessä vaiheessa on löysäliitos. Kuva 7. Lämpökuva: turvakytkin, testauspenkki, jossa yhdessä vaiheessa on löysä liitos.

19 Lämpökuvien hyödyntäminen Lämpökuvista voidaan muodostaa raportteja suoraan analysointiohjelmiston raporttityökalun avulla. Fluken ohjelmisto tarjoaa monenlaisia eri pohjaratkaisuja lämpökuvaraportille. Näitä ovat rakennuksen perusdiagnostiikkaraportti, sähkömekaaninen perusraportti, yleisraportti, vertailu ja pikkukuva. Kaikki raporttipohjat ovat erilaisia ja niistä tuodaan esiin erilaisia asioita. Alla esimerkki lämpökuvan raportista (kuva 8.) Kuva 8. Lämpökuvausraportti.

20 20 5 LÄMPÖKUVAUKSET METSÄ FIBREN RAUMAN TEHTAALLA Lämpökuvaukset Metsä Fibren Rauman tehtaalla aloitettiin elokuussa Tehtaan automaatio-osastolle oli hankittu uusi lämpökamera ja aloin opetella kameran käyttöä. Tarkoituksena oli käyttää kameraa erilaisissa kohteissa ja pyrkiä löytämään parhaat kuvausolosuhteet jokaiselle kohteelle. Muutaman kuukauden kuvausten jälkeen automaatio-osastolle rakennettiin testauspenkki, jonka avulla pystyttiin simuloimaan vikatilanteita turvakytkimissä. Sen avulla opittiin, miten lämpötilat kehittyvät erilaisissa vikatilanteissa. Kun kameran käyttö alkoi olla tuttua ja ongelmien paikantamiseen tarvittava tieto oli hankittu, aloitettiin kuvaukset. Tarkoituksena oli paikantaa mahdollisia ongelmia tehtaan sähkökeskuksista ja turvakytkimistä. Kohteista, joissa lämpenemistä havaittiin, otettiin kuvat. Kuvien tarkoituksena oli toimia referenssikuvina tulevia kuvauksia varten. Kuvista pystyttiin seuraamaan lämpötilojen kehittymistä ja jos kohteesta ilmeni jotain hälyttävää, tehtiin kyseisistä laitteista häiriöilmoitus järjestelmään. Vuosiseisokissa kohteet oli tarkoitus korjata ja seisokin jälkeen taas kuvata, jotta pystyttäisiin varmentamaan ongelman poistuminen.

21 Lämpökamera Fluke Ti32 Tehtaalla käytössä oleva kamera on Fluke Ti32 lämpökamera. Alla olevassa kuvassa (kuva 9.) kyseinen malli. Kuva 9. Fluke Ti32 lämpökamera (YEInternational www-sivut 2012). Ilmaisin: FPA Lämpötilan mittausalue: -20 C +600 C Vakiolinssin tiedot: Näkökenttä: Spatiaalinen erottelukyky (IFOV): 1,25mRad = pienin havaittava kohde noin 12,7mm 12,7mm, 1m:n etäisyydeltä (mitattava kohde noin 3 kertaa suurempi) ja kuvan koko silloin 41cm 30cm Pienin tarkennusetäisyys: 15cm Lisävarusteena tele- ja laajakulma-linssit Näyttö: pikseliä, suuri 3,6 väri-lcd (YEInternational www-sivut 2012)

22 Kuvauskohteet Kuvauskohteet valittiin aluksi sattumanvaraisessa järjestyksessä. Sähkökeskuksista ja turvakytkimistä pyrittiin kuvaamaan aina molemmat, mahdollisuuksien mukaan. Joissain sähkökeskuslähdöissä ei ollut mahdollisuutta avata keskuksen kantta ja joissain turvakytkimissä avausmekanismi oli hapettunut käyttökelvottomaksi. Näistä turvakytkimistä tehtiin häiriöilmoitus järjestelmään. Kun oli saatu kuvattua niin sanottu referenssilämpötila edellä mainituista kohteista, aloitettiin kohteiden lämpötilan kehittymisen seuraaminen. Lopuksi päädyttiin kuvaamaan eri osastojen kaikkien sähkökeskusten sähkölähdöt kaappien ollessa kiinni. Kuvauksilla pyrittiin löytämään sellainen lämpötila, jolloin ilman kaapin aukaisemista tiedettäisiin, oliko kohteessa merkittäviä lämpenemiä. Kaikkien yli 30 C lämpötilan ylittävien keskuslähtöjen kaapit avattiin ja kuvattiin mahdollisten ongelmien varalta. Avattavien kaappien määrä putosi tuolloin murto-osaan aiemmista kerroista ja näin vältetään turha työ. On kuitenkin mahdollista, että joissain kaapeissa voi löytyä vikaa ilman lämpötilan kohoamista kaapin kannessa yli 30 C. Tällaisilla kuvauksilla voidaan kuitenkin paikantaa suurin osa mahdollisista alkavista ongelmista. 5.3 Tulokset Kuvauksissa käytettiin Fluke Ti32 -lämpökameraa. Kameran on tarkoitus toimia automaatiohenkilökunnan apuna erilaisissa ennakkohuolto- ja vianetsintätehtävissä. Automaatiohenkilökunnalla ei ole koulutusta lämpökameran käytöstä eikä lämpökuvien analysoinnista. Työn aikana henkilökuntaa koulutettiin lämpökameran käyttöön ja kuvien analysointiin. Lisäksi tehtiin ohjeistus kameran käytöstä ja analysointi ohjelmiston ominaisuuksista. Ohjeistus löytyy tämän opinnäytetyön liitteistä (LIITE 1 ja LIITE 2). Kuvausten aikana havaittiin, että kaikkien keskuslähtöjen kuvaamisessa on erittäin suuri työ. Tästä syystä pyrittiin löytämään jokin helpottava seikka, jonka avulla työmäärää pystyttäisiin vähentämään. Havaittiin, että keskuslähtöjä kuvattaessa, kyseisen lähdön ovea ei ole tarvetta avata, jos kaapin pintalämpötila ei ylitä 30 C. Tämän

23 23 rajauksen avulla kuvaukset helpottuvat merkittävästi ja silloin se tarkoittaa myös sitä, että kuvauksia voidaan tehdä useammin. Turvakytkimiä kuvattaessa vikoja löytyi vähän ja niin sanotut vikaantuneet kohteet osattiin ennustaa jo ennen kuvauksia. Suurin osa turvakytkimien rikkoutumisista johtuu siitä, että niitä käytetään päivittäin useita kertoja ja turvakytkintä ei ole suunniteltu tällaiseen käyttöön. Yhtenä tämän opinnäytetyön tuloksena ehdotetaankin, että kaikkiin kohteisiin, jossa turvakytkimiä käännetään päivittäin useasti, vaihdettaisiin käyttökohteeseen paremmin sopiva kytkin, joka kestää paremmin käyttöä.

24 24 6 YHTEENVETO Tehtaalla suoritettujen lämpökuvausten aikana opittiin paljon lämpökuvauksen merkityksestä kokonaisvaltaisen ennakkohuollon osana. Monet asiat vaikuttavat lämpökuvan onnistumiseen ja pelkkä kuva ei riitä, vaan täytyy löytyä myös ammattitaitoa analysoida lämpökuvia. Löystyneet tai hapettuneet liitokset voidaan havaita helposti lämpökamerakuvauksella. Ylimenovastuksen kasvaminen lisää resistanssia ja tästä syystä liitos lämpenee. Sähkökeskukset ja turvakytkimet voidaan kuvata säännöllisin väliajoin ja tällä tavoin pystytään estämään vika jo ennen odottamattomia tuotannon katkoksia. Kun alkava vika on paikallistettu, voidaan tehdas ajaa alas hallitusti ja säästää tuhansia euroja, verrattuna äkilliseen alasajoon. Sähkökomponentteja kuvattaessa merkitsevä tekijä on useasti eri vaiheiden välillä oleva lämpötilaero. Kaikilla vaiheilla tulisi olla sama kuormavirta ja siksi myös sama lämpötila. Lämpökuvauksia tehtaalla on tehty ennen alihankkijan toimesta muutaman kerran vuodessa. Kun henkilöstöä tämän opinnäytetyön teon yhteydessä on koulutettu kameran käyttöön ja kuvauksia varten on laadittu kattava ohjeistus, ehdotan, että kuvauksia tehtäisiin tulevaisuudessa oman henkilöstön toimesta. Ennakkohuoltoohjelmaan voitaisiin lisätä keskus- ja turvakytkinkuvaukset muutaman kerran vuodessa. Silloin tiedettäisiin aina mahdolliset alkavat viat ja pystyttäisiin korjaamaan ne jo ennen vian syntymistä.

25 25 LÄHTEET ABB:n TTT-käsikirja , viitattu Ahto, M Botnia Mill Service. Oy Botnia Mill Service Ab yritysesittely Asp, R., Tuominen T., Hyppönen H Kunnossapito menestystekijä. Opetushallinto. Viitattu Fluke, introduction to thermography principles United States of America: American Technical Publishers, Inc., Fluke Corporation; and The Snell Group. Infradex Oy:n www-sivut. Viitattu Järviö, J Ehkäisevä kunnossapito ja sen suunnittelu, 14. Viitattu Järviö, J Kunnossapito. 2. täydennetty painos. Rajamäki: KP-Media Oy Järviö, J Luotettavuuskeskeinen kunnossapito. Rajamäki: KP-Tieto Oy Kunnossapidon tietopankki Helsinki:KP-Media Oy, Kunnossapitoyhdistys Promaint ry. Viitattu Sarajärvi, S PowerMaint -kunnossapitojärjestelmän päivitys ja vika-, vaikutus- ja kriittisyysanalyysin laadinta. AMK-opinnäytetyö. Kemi-Tornion ammattikorkeakoulu. Viitattu rajarvi.pdf?sequence=2 Suomalainen, M Lämpökuvaus sähkökunnossapidossa. AMK-opinnäytetyö. Saimaan ammttikorkeakoulu. Viitattu sequence=1 YEInternational www-sivut. Viitattu

26 LIITE 1 YIT 71 Internal Lämpökamerakuvaus ohjeet FLUKE Ti-32 YIT 7 Internal

27 LIITE 1 Perusasiat 1. Kun haluat kytkeä laitteeseen virran paina keskimmäistä näppäintä (F2) pohjassa kunnes näyttöön syttyy valo. YIT 7 Internal Perusasiat 2. Poista linssisuoja taittamalla kameran etupuolella oleva läppä ylös ja taakse. YIT 7 Internal

28 LIITE 1 Kuvan tarkentaminen 1/2 3. Kuvattavan kohteen tarkennus tapahtuu pyörällä (myötätai vastapäivään), joka sijaitsee linssissä kiinteästi. Tarkkuutta ei voida ennalta määrittää, vaan se on eri etäisyyksillä aina säädettävä uudelleen. YIT 7 Internal Kuvan tarkentaminen 2/2 4. Kuva on tarkka silloin, kun yksityiskohdat kuvattavasta kohteesta erottuvat hyvin. YIT 7 Internal

29 LIITE 1 Erikoislinssit Voit käyttää FLUKE Ti-32 kamerassa erikoislinssejä Wide-linssiä suositellaan käytettäväksi, kuvattaessa pieneltä etäisyydeltä Tele-linssiä suositellaan käytettäväksi, kuvattaessa suurelta etäisyydeltä Asentaminen ja käyttöönotto Fluken ohje s.13 YIT 7 Internal Näytön kuvakkeet MAKSIMI JA MINIMI LÄMPÖTILAT KUVAUSALALLA, SEKÄ KESKIKURSORIN LÄMPÖTILA AKUN VARAUS LÄMPÖTILAN SKAALAUS, AUTOMAATTISKAALAUS VALITTU KELLO PÄIVÄMÄÄRÄ YIT 7 Internal EMISSIIVISYYS EMISSIIVISYYS TAULUKKO LINKKINÄ YMPÄRISTÖN LÄMPÖTILA LÄHETYS ARVO

30 LIITE 1 Kuvan kaappaus ja tallennus 1/2 5. Kuva kaapataan napauttamalla vihreätä liipaisinta kameran etupuolella. Kuva ei kuitenkaan ole vielä tallentunut muistikortille, se on vain kaapattu ruudulle, tarkastelua varten. YIT 7 Internal Kuvan kaappaus ja tallennus 2/2 6. Kuva tallennetaan vasta valitsemalla kaappauksen jälkeen avautuvasta valikosta TALLENNA. Jos haluat palata takaisin kuvaustilaan, paina liipaisinta yhden kerran. YIT 7 Internal

31 LIITE 1 Kuvien tallennus tietokoneelle 7. Poista muistikortti kameran sivussa olevasta luukusta 8. Liitä muistikortinlukija koneeseen ja laita kortti sille varattuun osioon (SD) YIT 7 Internal Kuvien analysointi tietokoneella Käynnistä sovellus Smartview 3.1 ja aloita kuvien analysointi. Lisätietoa kuvien analysoinnista Smatview 3.1 ohjelman OHJE hakemistosta. YIT 7 Internal

32 LIITE 1 Lisätietoja Tarkempia ohjeita kameran käyttöön osoitteessa umfin0100.pdf YIT 7 Internal YIT 714 Internal

33 LIITE 2 Smart View 3.1 Analysointiohjelmisto Käynnistä ohjelma SmartView 3.1 TIEDOSTO AVAA etsi koneelta kuva/kuvat jota haluat analysoida. Kuva aukeaa työtilaan. Tuplaklikkaa kuvaa, jota haluat analysoida tarkemmin. Seuraavassa määritelty oletusasetuksia Paletti-vetovalikosta voit valita kuvan tyypin. UltraContrast tuo esille suuremman kontrastin värivalikoiman. Oletus värikylläisyys: Ei mitään Värihälytyksellä voit määritellä lämpötilan, jonka ohjelma näyttää erikoisvärillä Värihälytykseen määritelty väri Näytä valitut merkit kuvassa (yleisesti hyvä olla käytössä ainakin kuuma kursori, jotta pystytään paikantamaan kuvan kuumin kohta) Poista kaikki valitut merkit Emissiivisyyden määrittäminen vetovalikosta tai suoraan nuolista ylös/alas Taustalämpötilan määrittäminen Lähetys aina pidettävä 100 %.

34 LIITE 2 EOP_MC-PUMPPU_1=26P240A_ Yläpuolella olevan kuvan yläosassa näkyvästä työkalupalkista voidaan lisätä erilaisia lämpötila-arvoja kuvaan. + merkistä voidaan lisätä yksittäinen piste (lämpötila-arvo) kuvaan \ lisää viiva, jonka matkalta näytetään maksimi, minimi ja keskimääräinen lämpötila lisää nelikulmio, jonka alueelta näytetään maksimi, minimi ja keskimääräinen lämpötila lisää pyöreä objekti, jonka alueelta näytetään maksimi, minimi ja keskimääräinen lämpötila lisää monikulmainen alue, jonka alueelta näytetään, maksimi, minimi ja keskimääräinen lämpötila merkistä voidaan valita, siirtää ja poistaa lisättyjä lämpötila-arvoja. Kyseisen valintatyökalun ollessa valittuna, tuplaklikkaamalla lisättyä lämpötilaa, voidaan lämpötila-arvon emissiivisyyttä muuttaa siten, että vain kyseiseen kohtaan vaikuttaa määritetty emissiivisyyskerroin.

35 LIITE 2 EOP_MC-PUMPPU_1=26P240A_ lämpötila-arvon lisääminen Tuplaklikkauksen jälkeen aukeaa seuraavanlainen ikkuna. EOP_MC-PUMPPU_1=26P240A_ Kuvan analysointi-tilassa kuvan yläreunaan avautuu valikko. Analyysi välilehdeltä voidaan tehdä muutoksia kuvan ominaisuuksiin Huomautukset välilehdellä voidaan lisätä huomioita kuvattavaan kohteeseen Äänihuomautukset valikosta voit kuunnella tekemäsi audio-tallenteen Viitekuvat välilehdeltä voidaan lisätä oman näkyvänvalon kuvan digikuva Kommentit välilehdeltä voidaan lisätä kommentteja, sekä otsikko kuvattavalle kohteelle

36 LIITE 2 EOP_MC-PUMPPU_1=26P240A_ Kuvan analysointi-tilassa, kuvan alareunassa on seuraavanlainen valikko, josta käyvät ilmi: Kuvan tiedot, perustietoja kuvasta Merkkitieto, jokaiseen merkittyyn pisteeseen liittyvät tiedot Kaavio, jolla voidaan luoda erilaisia kaaviokuvia lämpökuvan rakenteesta Näkyvä, näkyvänvalon kuva